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行業(yè)資訊

DCS控制系統

更新時(shí)間:2017-08-07 14:44:29 點(diǎn)擊數:3781

DCS系統(DIstirbuted Control System,分散控制系統)是隨著(zhù)現代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的不斷興起和過(guò)程控制要求的日益復雜應運而生的綜合控制系統,它是計算機技術(shù)、系統控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)相結合的產(chǎn)物,可提供窗口友好的人機界面和強大的通訊功能。是完成過(guò)程控制、過(guò)程管理的現代化設備。   針對不同行業(yè)、不同項目,在充分調查了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、應用軟件技術(shù)、信號處理技術(shù)的基礎上,使用各種分散控制系統(DCS),高質(zhì)量、高標準的完成工程設計、組態(tài)、成套供貨、現場(chǎng)啟動(dòng)調試、性能測試及考核驗收,推出切實(shí)可行的技術(shù)方案。   系統的主要技術(shù)概述   ※系統主要有現場(chǎng)控制站(I/O站)、數據通訊系統、人機接口單元(操作員站OPS、工程師站ENS)、機柜、電源等組成。系統具備開(kāi)放的體系結構,可以提供多層開(kāi)放數據接口。   ※硬件系統在惡劣的工業(yè)現場(chǎng)具有高度的可靠性、維修方便、工藝先進(jìn)。底層漢化的軟件平臺具備強大的處理功能,并提供方便的組態(tài)復雜控制系統的能力與用戶(hù)自主開(kāi)發(fā)專(zhuān)用高級控制算法的支持能力;易于組態(tài),易于使用。支持多種現場(chǎng)總線(xiàn)標準以便適應未來(lái)的擴充需要。   ※系統的設計采用合適的冗余配置和診斷至模件級的自診斷功能,具有高度的可靠性。系統內任一組件發(fā)生故障,均不會(huì )影響整個(gè)系統的工作。   ※系統的參數、報警、自診斷及其他管理功能高度集中在CRT上顯示和在打印機上打印,控制系統在功能和物理上真正分散。   ※整個(gè)系統的可利用率至少為99.9%;系統平均無(wú)故障時(shí)間為10萬(wàn)小時(shí),實(shí)現了核電、火電、熱電、石化、化工、冶金、建材諸多領(lǐng)域的完整監控。   ※“域”的概念。把大型控制系統用高速實(shí)時(shí)冗余網(wǎng)絡(luò )分成若干相對獨立的分系統,一個(gè)分系統構成一個(gè)域,各域共享管理和操作數據,而每個(gè)域內又是一個(gè)功能完整的DCS系統,以便更好的滿(mǎn)足用戶(hù)的使用。   ※網(wǎng)絡(luò )結構可靠性、開(kāi)放性及先進(jìn)性。在系統操作層,采用冗余的100Mbps以太網(wǎng);在控制層,采用冗余的100Mbps工業(yè)以太網(wǎng),保證系統的可靠性;在現場(chǎng)信號處理層,12Mbps的PROFIBUS總線(xiàn)連接中央控制單元和各現場(chǎng)信號處理模塊。   ※標準的Client/Server結構。MACS系統的操作層采用Client/Server結構。   ※開(kāi)放并且可靠的操作系統。系統的操作層采用WINDOWS NT操作系統;控制站采用成熟的嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統QNS以確保控制系統的實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性。   ※標準的控制組態(tài)軟件。可以實(shí)現任何監測、控制要求。   ※可擴展性和可裁剪性。保證經(jīng)濟性。 首先,DCS的骨架—系統網(wǎng)絡(luò ),它是DCS的基礎和核心。由于網(wǎng)絡(luò )對于DCS整個(gè)系統的實(shí)時(shí)性、可靠性和擴充性,起著(zhù)決定性的作用,因此各廠(chǎng)家都在這方面進(jìn)行了精心的設計。對于DCS的系統網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō),它必須滿(mǎn)足實(shí)時(shí)性的要求,即在確定的時(shí)間限度內完成信息的傳送。這里所說(shuō)的“確定”的時(shí)間限度,是指在無(wú)論何種情況下,信息傳送都能在這個(gè)時(shí)間限度內完成,而這個(gè)時(shí)間限度則是根據被控制過(guò)程的實(shí)時(shí)性要求確定的。因此,衡量系統網(wǎng)絡(luò )性能的指標并不是網(wǎng)絡(luò )的速率 ,即通常所說(shuō)的每秒比特數(bps),而是系統網(wǎng)絡(luò )的實(shí)時(shí)性,即能在多長(cháng)的時(shí)間內確保所需信息的傳輸完成。系統網(wǎng)絡(luò )還必須非常可靠,無(wú)論在任何情況下,網(wǎng)絡(luò )通信都不能中斷,因此多數廠(chǎng)家的DCS均采用雙總線(xiàn)、環(huán)形或雙重星形的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。為了滿(mǎn)足系統擴充性的要求,系統網(wǎng)絡(luò )上可接入的最大節點(diǎn)數量應比實(shí)際使用的節點(diǎn)數量大若干倍。這樣,一方面可以隨時(shí)增加新的節點(diǎn),另一方面也可以使系統網(wǎng)絡(luò )運行于較輕的通信負荷狀態(tài),以確保系統的實(shí)時(shí)性和可靠性。在系統實(shí)際運行過(guò)程中,各個(gè)節點(diǎn)的上網(wǎng)和下網(wǎng)是隨時(shí)可能發(fā)生的,特別是操作員站,這樣,網(wǎng)絡(luò )重構會(huì )經(jīng)常進(jìn)行,而這種操作絕對不能影響系統的正常運行,因此,系統網(wǎng)絡(luò )應該具有很強在線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )重構功能。   其次,這是一種完全對現場(chǎng)I/O處理并實(shí)現直接數字控制(DDC)功能的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。一般一套DCS中要設置現場(chǎng)I/O控制站,用以分擔整個(gè)系統的I/O和控制功能。這樣既可以避免由于一個(gè)站點(diǎn)失效造成整個(gè)系統的失效,提高系統可靠性,也可以使各站點(diǎn)分擔數據采集和控制功能,有利于提高整個(gè)系統的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關(guān)的人機界面(HMI-Human Machine Interface或operator interface)功能的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)。   工程師站是對DCS進(jìn)行離線(xiàn)的配置、組態(tài)工作和在線(xiàn)的系統監督、控制、維護的網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn),其主要功能是提供對DCS進(jìn)行組態(tài),配置工作的工具軟件(即組態(tài)軟件),并在DCS在線(xiàn)運行時(shí)實(shí)時(shí)地監視DCS網(wǎng)絡(luò )上各個(gè)節點(diǎn)的運行情況,使系統工程師可以通過(guò)工程師站及時(shí)調整系統配置及一些系統參數的設定,使DCS隨時(shí)處在最佳的工作狀態(tài)之下。與集中式控制系統不同,所有的DCS都要求有系統組態(tài)功能,可以說(shuō),沒(méi)有系統組態(tài)功能的系統就不能稱(chēng)其為DCS。   DCS自1975年問(wèn)世以來(lái),已經(jīng)經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程。在這二十多年中,DCS雖然在系統的體系結構上沒(méi)有發(fā)生重大改變,但是經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展和完善,其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來(lái)說(shuō),DCS正在向著(zhù)更加開(kāi)放,更加標準化,更加產(chǎn)品化的方向發(fā)展。   作為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的計算機控制系統,傳統的DCS僅僅是一個(gè)狹義的概念。如果以為DCS只是生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化系統,那就會(huì )引出錯誤的結論,因為現在的計算機控制系統的含義已被大大擴展了,它不僅包括過(guò)去DCS中所包含的各種內容,還向下深入到了現場(chǎng)的每臺測量設備、執行機構,向上發(fā)展到了生產(chǎn)管理,企業(yè)經(jīng)營(yíng)的方方面面。傳統意義上的DCS現在僅僅是指生產(chǎn)過(guò)程控制這一部分的自動(dòng)化,而工業(yè)自動(dòng)化系統的概念,則應定位到企業(yè)全面解決方案,即total solution 的層次。只有從這個(gè)角度上提出問(wèn)題并解決問(wèn)題,才能使計算機自動(dòng)化真正起到其應有的作用。

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